KR102184364B1 - 슬롯형 모서리 마찰댐퍼 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼는 제1 플레이트(11)에 수직으로 결합하는 제1 링크(12)를 구비한 기둥링크(10); 제2 플레이트(21)에 수직으로 결합하는 제2 링크(22)를 구비한 보링크(20); 일단은 상기 제1 링크(12)에 회전가능하게 체결되어 구비된 수직링크(30); 일단은 상기 수직링크(30)의 상단에 회전가능하게 체결되고, 타단은 상기 제2 링크(22)에 회전가능하게 체결되며, 길이방향으로 연장된 장공의 슬롯(41)을 구비한 수평링크(40); 일단은 상기 제1 링크(12)에 회전가능하게 체결되고, 타단은 상기 슬롯(41)에 체결되어 상기 슬롯(41)을 따라 길이방향으로 이동가능하게 구비된 대각선링크(50); 및 상기 슬롯(41)이 형성된 상기 수평링크(40)와 상기 대각선링크(50)이 연결되는 위치에 형성된 마찰부(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

슬롯형 모서리 마찰댐퍼{Slot-type Corner Friction Damper}
본 발명은 구조물의 내진 성능을 보강하기 위한 슬롯형 모서리 마찰댐퍼에 관한 것이다.
기존에 지진 안전지대로 여겨졌던 한반도에도 최근 진도 5 이상의 지진이 빈번히 발생하고 있어 기존의 내진설계가 부족한 건물에 조광과 채광을 해치지 않으면서도 시공비가 저렴하면서도 효율적으로 내진을 보강할 공법이 요구되고 있다. 기존에 지어진 건물에 내진을 보강할 방법으로 제시되고 있는 공법들은 유압댐퍼를 이용한 내진보강공법, 강재댐퍼를 이용한 내진보강공법 등이 사용되고 있다.
상기 기존 기술 중 유압댐퍼를 이용한 내진보강공법은 내진 보강성능 등이 뛰어나지만 국내 환경적 요인을 고려할 경우 시공비가 과다하게 필요하고, 국내의 지진 빈도 또는 진도로 보아 불필요할 정도로 과다 보강이 될 우려가 있다.
강재댐퍼를 이용한 내진 보강공법은 근래 개발되어 사용되고 있는 기술로서 비교적 시공비가 저렴하다고 할 수 있으나 주로 철골 구조물 보강용으로 개발되었고, 또한 기존 강재댐퍼의 구조적인 문제점으로서 이를 사용한 내진 보강 구조물의 경우 창과 출입구 등의 사용이 불편할 정도로 제한되고, 제품의 외관이 거칠어 구조물의 미감을 저해하고, 철골 구조에 비하여 상대적으로 변형량이 적은 RC구조물의 내진보강에는 적용하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 건축물의 모서리에 설치되어 창 및 출입구등의 사용성을 제한하지 않으면서도 합리적인 비용으로 최적의 내진효과를 거둘 수 있는 슬롯형 모서리 마찰댐퍼를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼는 제1 플레이트(11)에 수직으로 결합하는 제1 링크(12)를 구비한 기둥링크(10); 제2 플레이트(21)에 수직으로 결합하는 제2 링크(22)를 구비한 보링크(20); 일단은 상기 제1 링크(12)에 회전가능하게 체결되어 구비된 수직링크(30); 일단은 상기 수직링크(30)의 상단에 회전가능하게 체결되고, 타단은 상기 제2 링크(22)에 회전가능하게 체결되며, 길이방향으로 연장된 장공의 슬롯(41)을 구비한 수평링크(40); 일단은 상기 제1 링크(12)에 회전가능하게 체결되고, 타단은 상기 슬롯(41)에 체결되어 상기 슬롯(41)을 따라 길이방향으로 이동가능하게 구비된 대각선링크(50); 및 상기 슬롯(41)이 형성된 상기 수평링크(40)와 상기 대각선링크(50)이 연결되는 위치에 형성된 마찰부(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼는 상기 마찰부(60)가 상기 슬롯(41)이 형성된 상기 수평링크(40)와 상기 대각선링크(50)가 접하는 위치에 마찰패드(61)를 더 포함하는 것을 특징을 할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼는 상기 마찰패드(61)가 외형이 직사각형의 형태를 가지며, 상기 슬롯(41)에 대응되는 부분은 천공되고, 상기 수평링크(40)에 부착되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼는 상기 마찰패드(61)가 원형의 형태를 가지며, 상기 대각선링크(50)의 단부에 부착되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼는 상기 마찰부(60)가 상기 대각선링크(50)의 외측에 면접하는 압축판(63); 상기 압축판(63)의 외측에 면접하는 디스크스프링(65); 상기 슬롯(41), 상기 마찰패드(61), 상기 대각선링크(50), 상기 압축판(63) 및 상기 디스크스프링(65)을 관통하는 체결볼트(67); 및
상기 체결볼트(67)의 단부에 구비되는 너트(69)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼는 제1 플레이트(11)에 수직으로 결합하는 제1 링크(12)를 구비한 기둥링크(10); 제2 플레이트(21)에 수직으로 결합하는 제2 링크(22)를 구비한 보링크(20); 일단은 상기 제1 링크(12)에 회전가능하게 체결되어 구비된 수직링크(30); 일단은 상기 수직링크(30)의 상단에 회전가능하게 체결되고, 타단은 상기 제2 링크(22)에 회전가능하게 체결되며, 길이방향으로 연장된 장공의 슬롯(41)을 구비한 수평링크(40); 일단은 상기 제1 링크(12)에 회전가능하게 체결되고, 타단은 상기 슬롯(41)에 체결되어 상기 슬롯(41)을 따라 길이방향으로 이동가능하게 구비된 대각선링크(50); 및 상기 슬롯(41)이 형성된 상기 수평링크(40)와 상기 대각선링크(50)이 연결되는 위치에 형성된 마찰부(60)를 포함하고, 상기 기둥링크(10)는 건축구조물의 수직면 또는 기둥에 설치되고, 상기 보링크(20)는 건축구조물의 수평면 또는 보에 설치되어, 상기 기둥링크(10)과 상기 보링크(20)의 각 연장선이 서로 수직으로 만나고, 상기 마찰부(60)는 상기 슬롯(41)이 형성된 상기 수평링크(40)와 상기 대각선링크(50)가 접하는 위치에 마찰패드(61)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼는 건축물의 모서리에 창 및 출입구 등의 사용성을 제한하지 않는 크기로 설치될 수 있다. 또한 일반적인 회전마찰방식이 아닌 슬롯에 배치된 마찰패드에 의한 슬립마찰이 발생하도록 하여 마찰 감쇠효과가 극대화 될 수 있다. 또한 높은 감쇠력에 따라 최소한의 수량으로 높은 내진성능이 구현 가능하므로 기존의 건축물에 저렴한 비용으로 내진을 보강할 수 있다.
도1a은 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼 사시도이다.
도1b은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼 사시도이다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼의 마찰부(60)의 세부 구조도이다.
도3는 본 발명의 실시예에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼의 지진 등으로 인한 건축구조물의 구조변화를 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼에 관하여 구체적으로 설명하도록 한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다.
또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 또는 ‘구비’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 해당 구성요소 이외의 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼를 설명하도록 한다.
도1a은 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼 사시도이다.
도1a을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼는 기둥링크(10), 보링크(20), 수직링크(30), 수평링크(40), 대각선링크(50), 마찰부(60)을 포함할 수 있다.
상기 기둥링크(10)는 건축구조물의 수직면 또는 기둥에 설치되는데, 보다 구체적으로 제1 플레이트(11)가 기둥에 면접하여 체결되고, 상기 제1 플레이트(11)에 수직으로 결합되는 제1 링크(12)를 구비할 수 있다. 상기 제1 링크(12)는 상기 수직링크(30)와 상기 대각선링크(50)의 각각의 일단과 회동가능하게 체결될 수 있다.
상기 제1 플레이트(11)는, 도1과 같이, 소정의 폭과 길이를 가지는 사각형 형태의 평판 형상 부재로서, 일측면이 건축구조물의 수직면 또는 기둥에 면접하여 볼트 등으로 체결될 수 있다.
상기 제1 링크(12)는 서로 평행하게 위치하고 일측에 통공을 구비한 3개의 평판 형상 부재로서, 상기 제1 플레이트(11)의 가운데 수직으로 용접 등의 방법으로 결합 고정될 수 있다. 상기 제1 링크(12)의 3개의 평판 형상 부재 사이에는 상기 수직링크(30)와 상기 대각선링크(50)의 일단부가 중첩되어 위치하면서, 상기 수직링크(30)와 상기 대각선링크(50)의 일단이 하나의 회전축에 연결되어 서로 회동가능하게 결합 될 수 있다.
상기 보링크(20)는 건축구조물의 수평면 또는 보에 설치되는데, 보다 구체적으로 제2 플레이트(21)가 건축구조물의 수평면 또는 보에 면접하여 체결되고, 상기 제2 플레이트(21)에 수직으로 결합하는 제2 링크(22)를 구비할 수 있다. 상기 보링크(20)의 상기 제2 링크(22)는 상기 수평링크(40)의 일단과 회동가능하게 체결될 수 있다.
상기 제2 플레이트(21)은, 도1과 같이, 소정의 폭과 길이를 가지는 사각형 형태 평판 형상의 부재로서, 일측면이 건축구조물의 수평면 또는 보에 면접하여 볼트 등으로 체결될 수 있다.
상기 제2 링크(22)는 서로 평행하게 위치하고 일측에 통공을 구비한 2개의 평판 형상 부재로서, 상기 제2 플레이트(21)의 가운데 수직으로 용접 등의 방법으로 결합 고정될 수 있다. 상기 제2 링크(22)의 2개의 평판 형상 부재 사이에는 상기 수평링크(40)의 일단부가 중첩되어 위치하면서, 상기 수평링크(40)는 하나의 회전축에 연결되어 서로 회동가능하게 결합될 수 있다.
상기 수직링크(30)는 일단이 상기 제1 링크(12)에 회동가능하게 체결되고, 타단이 상기 수평링크(40)의 일단과 회동가능하게 체결되는데, 양단에 통공을 각각 구비하고 소정의 폭과 길이를 가지는 2개의 서로 평행한 평판 형태를 구비할 수 있다.
상기 수평링크(40)는 일단이 상기 수직링크(30)의 상단에 회동가능하게 체결되고, 타단이 상기 제2 링크(22)에 회동가능하게 체결될 수 있으며, 길이방향으로 연장된 장공의 슬롯(41)을 구비할 수 있는데, 양단에 통공을 각각 구비하고 소정의 폭과 길이를 가지는 2개의 평행한 평판 형태를 구비되며 상기 2개의 평행한 평판 형태에 각각 길이방향으로 연장된 장공 형태의 상기 슬롯(41)이 구비될 수 있다.
상기 수직링크(30)는 건축구조물의 수직면 또는 기둥과 평행하게 구비되는데, 상기 수평링크(40)는 건축구조물의 수평면 또는 보와 평행하도록 구비되어, 상기 수직링크(30)과 상기 수평링크(40)은 서로 ‘ㄱ’자 형태로 결합되는 것이 바람직하다.
상기 대각선링크(50)는 일단이 상기 제1 링크(12)에 회동가능하게 체결되고, 타단은 상기 슬롯(41)에 체결되어 상기 슬롯(41)을 따라 길이방향으로 이동가능하게 구비될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 대각선링크(50)는 소정의 폭과 길이를 가지는 2개의 평행한 평판(51, 52) 형태로 구비될 수 있으며, 상기 슬롯(41)과는 볼트너트의 체결을 통하여 연결될 수 있다.
상기 마찰부(60)는 상기 슬롯(41)이 형성된 상기 수평링크(40)와 상기 대각선링크(50)가 연결되는 위치에 형성되는데, 상기 슬롯(41)에 상기 대각선링크(50)가 결합하면서 상기 대각선링크(50)와 상기 수평링크(40)가 맞닿아 접하는 위치 부분에 마찰패드(61)를 포함하여 구비될 수 있다.
상기 마찰패드(61)는 고무재질 등과 같이 마찰력을 크게 할 수 있는 소재로 구비될 수 있다. 보다 구체적인 실시예로 상기 마찰패드(61)은 상기 수평링크(40)와 동일한 폭과 상기 슬롯(41)보다 긴 길이의 직사각형의 형태를 가지며, 상기 슬롯(41)에 대응되는 부분이 천공되어 상기 수평링크(40)에 부착될 수 있다.
도1b은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼 사시도이다.
도1b를 참조하면, 다른 구체적인 실시예로 상기 마찰패드(61)는 원형의 형태를 가지며, 상기 대각선링크(50)의 단부에 부착될 수도 있다.
상기 마찰패드(61)은 상기 제1 링크(12)의 위치가 지진 등에 의해 변동되면 상기 슬롯(41)을 따라 상기 대각선링크(50)가 상기 슬롯(41)의 길이방향으로 이동하게 되고, 그러한 과정에서 마찰이 일어나 운동에너지가 열에너지로 소산되면서 지진 등의 진동을 감쇄시킬 수 있도록 한다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼의 마찰부(60)의 세부 구조도이다.
도2를 참조하면, 상기 마찰부(60)는 압축판(63), 디스크스프링(65), 체결볼트(67), 및 체결너트(69)를 더 포함할 수 있다.
상기 압축판(63)은 상기 대각선 링크(50)의 외측에 면접하고, 상기 디스크스프링(65)는 상기 압축판(63)의 외측에 면접하며, 상기 체결볼트(67)는 상기 슬롯(41), 상기 마찰패드(61), 상기 대각선링크(50), 상기 압축판(63) 및 상기 디스크스프링(65)을 관통하고, 상기 체결너트(69)는 상기 체결볼트(67)의 단부에 결합될 수 있다.
결국 상기 마찰부(60)은 상기 대각선링크(50)에 구비된 상기 2개의 평행한 평판(51, 52)와 상기 수평링크(40)의 각각 사이에 구비된 상기 마찰패드(61), 상기 대각선링크(50)의 외측을 따라 각각 상기 압축판(63), 상기 디스크스프링(65)이 순차적으로 면접하며, 이들을 상기 체결볼트(67)과 상기 체결너트(69)로 체결하며 구비될 수 있다. 즉, 상기 체결볼트(67)는 차례로 상기 디스크스프링(65), 상기 압축판(63), 상기 대각선링크의 평판(51), 상기 마찰패드(61), 상기 슬롯(41)을 관통하고, 다시 상기 슬롯(41)을 중심으로 마주보고 형성된 상기 마찰패드(61), 상기 대각선링크의 평판(52), 상기 압축판(63), 상기 디스크스프링(65)을 차례대로 관통하여 상기 체결너트(69)에 의해 구비될 수 있다.
여기서, 상기 대각선링크(50)가 상기 슬롯(41)을 따라 좌우로 움직일 때 상기 체결볼트(67)와 상기 체결너트(69)에 의해 구속된 압력에 의해 마찰력을 극대화 할 수 있으며, 상기 압축판(63)은 상기 체결볼트(67)와 상기 체결너트(69)의 조임으로 발생하는 압력을 상기 대각선링크(50)에 분산시켜 상기 마찰패드(61)에 고르게 전달하는 역할을 할 수 있다.
또한 상기 디스크스프링(65)은 상기 대각선링크(50)가 상기 슬롯(41)을 따라 좌우로 이동하면서 상기 체결볼트(67)와 상기 체결너트(69)가 풀리는 경우 풀리는 반대 방향으로 탄성력을 발휘하여 상기 체결볼트(67)과 체결너트(69)가 풀리는 것을 방지할 수 있다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼의 지진 등으로 인한 건축구조물의 구조변화를 나타낸 도면이다.
도 3를 참조하면, 아래와 같이 구조변화에 관련된 수식을 이용하여 상기 슬롯(41)의 이상적인 길이를 산출하는데 활용할 수 있다.
Figure 112018100817651-pat00001
여기서 상기 수식의 변수는 도3에서 도시된 변수를 참고하여 상기 수직링크(30)가 지면에 대하여는 수직이고, 기둥에 대하여는 평행인 상황에서 다음과 같이 정한다.
b : 상기 수직링크(30)와 상기 수평링크(40)의 연결지점과 상기 대각선링크(50)와 상기 수평링크(40)의 연결지점 사이의 거리
a : 상기 제1 링크(12)와 상기 수직링크(30)의 연결지점과 상기 수직링크(30)와 상기 수평링크(40)의 연결지점 사이의 거리
c : 상기 제1 링크(12)와 상기 대각선링크(50)의 연결지점과 상기 대각선링크(50)와 상기 수평링크(40)의 연결지점 사이의 거리
θ : 건축물의 수직면 또는 기둥이 지면에 수직인 상황에서 지진 등으로 인하여 기울어졌을 때의 기울기 변화 값
상기 대각선링크(50)와 상기 수평링크(40)의 연결지점이 상기 슬롯(41)의 정가운데에 위치할 때 상기 슬롯(41)은 상기 대각선링크(50)와 상기 수평링크(40)의 연결지점의 좌우로 상기 수식에 따라 계산된 Δb의 길이로 천공되는 것이 효율성 측면에서 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 슬롯형 모서리 마찰댐퍼는 건축물의 모서리에 설치되어 창 및 출입구 등의 사용성을 제한하지 않는다. 또한 상기 압축판(63)으로 상기 마찰패드를 고르게 압박하고, 상기 마찰패드(61)에 의한 슬립마찰이 발생하도록 하여 마찰 감쇠효과가 극대화 될 수 있다. 또한 높은 감쇠력에 따라 최소한의 수량으로 높은 내진성능이 구현 가능하므로 기존의 건축물에 저렴한 비용으로 내진을 보강할 수 있다.
10: 기둥링크 11: 제1 플레이트 12: 제1 링크
20: 보링크 21: 제2 플레이트 22: 제2 링크
30: 수직링크 40: 수평링크 41: 슬롯
50: 대각선링크 51: 평판 52: 평판
60: 마찰부 61: 마찰패드
63: 압축판 65: 디스크스프링 67: 체결볼트
69: 너트

Claims (5)

  1. 제1 플레이트(11)에 수직으로 결합하는 제1 링크(12)를 구비한 기둥링크(10);
    제2 플레이트(21)에 수직으로 결합하는 제2 링크(22)를 구비한 보링크(20);
    일단은 상기 제1 링크(12)에 회전가능하게 체결되어 구비된 수직링크(30);
    일단은 상기 수직링크(30)의 상단에 회전가능하게 체결되고, 타단은 상기 제2 링크(22)에 회전가능하게 체결되며, 길이방향으로 연장된 장공의 슬롯(41)을 구비한 수평링크(40);
    일단은 상기 제1 링크(12)에 회전가능하게 체결되고, 타단은 상기 슬롯(41)에 체결되어 상기 슬롯(41)을 따라 길이방향으로 이동가능하게 구비된 대각선링크(50); 및
    상기 슬롯(41)이 형성된 상기 수평링크(40)와 상기 대각선링크(50)이 연결되는 위치에 형성된 마찰부(60)를 포함하고,
    상기 기둥링크(10)는 건축구조물의 수직면 또는 기둥에 설치되고, 상기 보링크(20)는 건축구조물의 수평면 또는 보에 설치되어, 상기 기둥링크(10)과 상기 보링크(20)의 각 연장선이 서로 수직으로 만나고,
    상기 마찰부(60)는 상기 슬롯(41)이 형성된 상기 수평링크(40)와 상기 대각선링크(50)가 접하는 위치에 마찰패드(61)를 더 포함하는 것을 특징을 하는 슬롯형 모서리 마찰댐퍼
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마찰패드(61)는 외형이 직사각형의 형태를 가지며, 상기 슬롯(41)에 대응되는 부분은 천공되고, 상기 수평링크(40)에 부착되는 것을 특징으로 하는 슬롯형 모서리 마찰댐퍼
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마찰패드(61)는 원형의 형태를 가지며, 상기 대각선링크(50)의 단부에 부착되는 것을 특징으로 하는 슬롯형 모서리 마찰댐퍼
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마찰부(60)는
    상기 대각선링크(50)의 외측에 면접하는 압축판(63);
    상기 압축판(63)의 외측에 면접하는 디스크스프링(65);
    상기 슬롯(41), 상기 마찰패드(61), 상기 대각선링크(50), 상기 압축판(63) 및 상기 디스크스프링(65)을 관통하는 체결볼트(67); 및
    상기 체결볼트(67)의 단부에 구비되는 너트(69)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬롯형 모서리 마찰댐퍼
  5. 제4항에 있어서,
    상기 디스크스프링(65)는 상기 대각선링크(50)가 상기 슬롯(41)을 따라 좌우로 이동하는 과정에서 상기 체결볼트(67)과 상기 너트(69)가 풀리지 않는 방향으로 탄성력을 발휘하는 것을 특징으로 하는 슬롯형 모서리 마찰댐퍼
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